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LNG小型站安全设计

作者:王蕾 李帆  
评论: 更新日期:2011年06月01日

  (3) 汽化器

  阀门配置汽化器组的各个汽化器都应进口、出口处设置切断阀。为防止泄漏的LNG进入闲置汽化器组,应安装两个进口阀门,并采用其它安全措施排空聚集在两个阀门之间的LNG或燃气。在距汽化器15m的LNG管路上应安装切断阀,可由现场操作或远程控制,且有一定保护措施预防阀门因外部冰冻条件而失效。每台汽化器都应安装安全减压阀,在加热汽化器正常工作时,应设置在温度不超过60℃的地方。在流体管路上配置自动控制切断阀,该阀门到汽化器的距离至少是3m,且在管路失压(过流)、汽化器周围区域温度异常(发生火灾)、或汽化器出口管路出现低温时,能自动关闭。

  其它配置每台加热汽化器都应配备切断热源的装置,它可由现场操作或远程控制操作。配备与仅用于紧急情况的管路阀门配合使用的自动装置,防止LNG或蒸汽在高于或低于外送系统温度进入输配系统。配置温度检测装置,用来测量其LNG、蒸发气体和热交换流体介质的进出口温度,确保传热效率。

  安全间距除非导热流体介质是不可燃的,否则汽化器及其主要热源与其它任何火源之间的距离至少是15m。整体加热汽化器到用地线的距离至少是30m,且到以下地点的距离至少是15m:①任何围堰区内LNG、可燃制冷剂或可燃液体、或在其它任何事故泄漏源与围堰区之间运送这几种液体的管道;②LNG、可燃液体、可燃制冷剂或可燃气体储罐,含有这几种液体的不动火工艺,或转移这些液体的装卸设备接头;③控制大楼、办公室、商店、用于居住或其它重要建筑物。远程加热汽化器、环境汽化器可以安装在围堰区内。布置有多个汽化器时,各汽化器之间的距离至少为1.5m。

  (4) 压缩机和泵

  材料选择制造压缩机和泵的材料应能够在可能遇到的工作温度和压力下保证正常工作。

  阀门配置阀门的设置应使每台压缩机和泵均够单独进行维修保养,且出口管处应安装减压装置。当泵或离心式压缩机因操作需要而并列安装时,每个出口管线上应安装止回阀。泵应设置有足够能力的泄压阀,当用于输送温度低于-29℃的液体时,应配备预冷装置,确保泵不被损坏或造成临时或永久失效。处理可燃气体的压缩机,应在可能发生气体泄漏的点设置排气道,并将气体引至安全地方排放。

  (5) LNG管道及其组件

  材料选择设计管道及组件时,应考虑到热循环作用对材料的疲劳作用。对那些相互连接的管道、阀门、配件和其它管件,当管壁厚度不同时,特别要引起注意。因此,为减轻火灾等意外事故的危害,包覆防水、隔热、阻燃、抗极端温度的管道隔热材料是必要的。建议不采用铝、铜、铜合金或其它低耐火能力的材料,铸铁类管道则不允许使用。

  连接方式公称直径不大于50mm的管道采用螺纹连接、焊接或法兰连接密封结构;公称直径大于50mm的管道采用焊接或法兰连接。除管材不同、设备连接或维修位置等必要位置以外,尽可能少使用螺纹连接和法兰连接。管道系统不允许使用F型接管、螺旋焊接结构和对接焊的焊接结构。

  阀门配置设置切断阀和隔离阀,用来使事故中泄漏的危险液体体积降到最小,且数量足够,确保现场控制和远程控制都能实现顺利停止工艺和转输系统,或在紧急事故中完全关断系统;设置热膨胀阀,防止压力过高;设置安全减压阀,使对管道及其附件的破坏程度降到最低。

  在液相管道的两个切断阀之间设置安全阀,一旦两个切断阀关闭。管道内的液体受热气化时,安全阀自动起跳,以防超压造成事故。气相总管上设紧急放空装置,一旦有误操作或设备超压安全阀起跳以保护气相管道的安全。

  支撑系统管路支撑系统应具有耐火性和耐低温性能。低温管道的支撑系统有保冷措施,防止因传热造成的管道结冰或支撑钢材脆化。

  净化处理管路系统在首次充注LNG之前,要用氮气或二氧化碳气体进行惰化处理。

  (6) LNG装卸设备

  安全间距LNG和可燃制冷剂的装卸接口到不可控制火源、工艺区域、储罐、控制大楼、办公室、商店、居民楼和其它建筑物的距离至少是15m。

  2.3  有火灾紧急事故及其安全对策

  对于着火的LNG事故,可以根据以下原则进行处理。①尽量切断气源,控制泄漏。②对着火罐及邻近罐和设备进行冷却保护,避免储罐设备受热超压造成更大灾害。③将泄漏的LNG引至事故集液池等安全地带,再用高倍泡沫覆盖,使其安全气化,避免燃烧扩大。

  通常,消防安全设计包括以下几个部分:

  (1) 分布控制系统(Distribute Control System,DOS)

  DOS系统用于显示和控制LNG装置的温度、压力、液位、流量等主要和重要的控制参数[6]。

  (2) 紧急关闭系统(Emergency Shut Down,ESD)

  ESD系统与DOS系统相互独立,在LNG装置发生紧急状况时开启,用于隔离和关断LNG、或其它可燃来源,并关闭那些如果继续运行可能维持或增加灾情的设备。该系统应同时配备自动遥控和手动按钮。手动按钮宜安装在离相关生产单元一定距离处,数量应在2个以上,并采取措施防止其受火灾热辐射的影响。

  (3) 火灾和泄漏探测报警系统

  可能发生可燃气体聚集、LNG或可燃制冷剂溢流的地方和封闭的建筑物应设置火灾和泄漏监控设备。在天然气生产设备和储罐附近要设置可燃气体浓度检测报警装置,当气体浓度达到爆炸下限的10-25%时,即发出声光警报,以便迅速采取紧急措施。

  在生产装置区,除了设计可燃性气体检测,火焰探测器和火灾报警系统,还应设置过冷检测系统来检测LNG是否泄漏。装置内所有的探测信号均送入DCS系统,并设置报警值,同时,重要的信号送入ESD系统实行单元切断或全站联锁停车。

  (4) 消防水系统

  消防给水系统由消防泵房、消防水罐、消防管道及消火拴、消防水炮等组成,用于消防,冷却储灌、设备和管道,控制未燃烧的泄漏或溢流危险物。

  消防水供应和分配系统的设计,应满足所有固定消防系统的同时使用需要。使它们在可能发生的最大单个事故时,保证在设计压力和流量下供水,确保手持软管的正常工作。连续供水时间不少于2h。

  需要说明的是,消防水在LNG装置中是不能用来控制和扑灭火焰的,因为水在液体表面提高蒸气生成速度反而会加快燃烧速度。但水的射流可以冷却火区周围未着火的设备、容器和管道,吸收和控制火灾产生的热量,阻止火的蔓延,还能保护消防人员和企图进入火场关闭必需切断气源阀门的人员。

  (5) 干粉灭火系统

  天然气泄漏量较少时着火,可以用干粉、二氧化碳、卤代烷灭火剂扑灭,但灭火后应立即切断气体来源,阻止气体溢出,否则可能引起复燃,甚至爆炸。对付高压流量大的天然气火灾,干粉灭火剂是最有效的。

  根据国外对扑灭天然气火灾的经验,干粉连续喷放时间一般为25~60秒,初步灭火后,干粉还必须间断使用。

  (6) 泡沫灭火系统

  采用高倍数泡沫灭火系统覆盖储罐区、管道、卸车台泄漏及事故集液池内的LNG,使其安全气化,避免产生危险。有条件的站内还可按规范要求设置固定式低倍数泡沫灭火系统,也可在储罐、管道、卸车台及重要设备上方设置泡沫喷淋灭火装置。

  (7) 移动式灭火器材

  在LNG设备和汽车槽车的关键位置属于严重危险级别场所,应设置便携式或车轮式灭火器,能够扑灭发生的火灾。控制室、变配电室内配置手提式二氧化碳灭火器,以保证迅速有效的扑灭初期火灾。进入厂区的机动车辆应配有至少一个便携式干粉化学灭火器,其容量不低于9kg。

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